Opgave
Om lampen niet onnodig te laten branden wil men in het natuurkundelokaal een automatische lichtschakelaar aanbrengen. Nu nog worden de lampen vaak aan het begin van de eerste les met de hand aangedaan en pas aan het eind van de dag uitgeschakeld.
Chris en Annalies ontwerpen een automatisch systeem om een lamp aan en uit te schakelen. Het systeem moet aan de volgende voorwaarden voldoen:
- Als er weinig licht en bovendien beweging in het lokaal is, of in de laatste 8 minuten beweging is geweest, dan zijn de lampen aan.
- Als er voldoende licht is of als er 8 minuten of langer geen beweging is, dan zijn de lampen uit. Het automatische systeem is in figuur 1 gedeeltelijk weergegeven.
De pulsgenerator geeft een puls per minuut. De bewegingssensor geeft een hoog signaal als er iemand beweegt in het lokaal. Het signaal van de lichtsensor stijgt als er meer licht op valt. De LED stelt de verlichting in het lokaal voor. De aan/uit-ingang van de teller is voortdurend hoog en hoeft niet te worden aangesloten.
a) Teken in figuur 1 de overige componenten en verbindingen van het systeem.
Figuur 2 toont de ijkgrafiek van de lichtsensor.
In plaats van de comparator kan ook gekozen worden voor de schakeling van figuur 3.
Ze gebruikten een 4 bits AD-omzetter die geschikt is voor spanningen tussen 0 en 5 Volt.
Het signaal in P is hoog wanneer de lichtintensiteit groter is dan 200 lux.
b) Teken in figuur 3 de componenten en verbindingen tussen de uitgang(en) van de ADC en punt P. Geef daarbij een toelichting.
Uitwerking vraag (a)
- Zodra de beweginssensor iets ziet bewegen, moet de teller gereset worden.
- Wanneer de teller op 8 staat, moet de geheugencel gereset worden.
- Als de lichtsensor laag is en geheugencel hoog, moet de LED branden, dus:
Uitwerking vraag (b)
- Bij 200 lux is de spanning 3,75 V.
- De spanning per digitale stap is 5/16 = 0,31 V.
- 3,75/0,31 = 12 = 8+4, dus als zowel het 8-kanaal als het 4-kanaal hoog is, dan is er genoeg licht en moet de uitgang bij P dus hoog zijn.
